Atualmente, a maior parte da indústriaparafusoas operações de aperto requerem um controle preciso da força, ou seja, o processo de controle de torque. Este processo completa a fixação definindo um valor de torque fixo ou adotando o modo de controle duplo de "torque + ângulo", de modo a obter uma força de fixação axial estável e qualificada e garantir a precisão da montagem e a confiabilidade operacional-de longo prazo das conexões roscadas.
O aperto dos parafusos é um processo complexo de acoplamento mecânico. A qualidade do aperto é afetada principalmente por quatro fatores principais: valor do torque, pré-carga axial, coeficiente de atrito da superfície de contato e dureza do material. Somente controlando de forma abrangente os parâmetros acima podem ser alcançados resultados de aperto de parafusos seguros, estáveis e qualificados. As chaves dinamométricas tradicionais podem atender aos requisitos de controle de torque das condições de trabalho convencionais e se adaptar aos padrões de montagem comuns. No entanto, para conexões roscadas de chave que exigem alta precisão e alta segurança, as chaves dinamométricas manuais por si só não podem atender aos requisitos.
Os desvios na precisão do controle de torque vêm principalmente de dois aspectos: atrito de engrenamento entre pares de roscas e atrito de contato entre a cabeça do parafuso e a superfície da peça. A perda por atrito durante o aperto real é extremamente alta. Sob condições normais de trabalho, apenas cerca de 10% do torque de entrada pode ser efetivamente convertido na pré-carga de fixação efetiva do parafuso, enquanto o restante é completamente consumido pelo atrito da face final e do atrito da rosca. Isto causa facilmente um falso problema de aperto onde o torque atinge o padrão, mas a pré-carga é insuficiente.
Para melhorar a precisão do aperto em montagens-de alta qualidade, a tecnologia de aperto-com ângulo controlado é amplamente adotada na indústria, especialmente na indústria automobilística altamente padronizada e orientada para a precisão-, o que maximiza o desempenho de aperto dos parafusos. O ângulo de aperto refere-se à diferença do ângulo de rotação do parafuso desde o estado de encaixe inicial com a peça de trabalho até o padrão de fixação predefinido.
O ângulo de aperto necessário varia significativamente com a dureza do material dos fixadores e das peças conectadas. Materiais de alta-dureza, como aço carbono, apresentam alta rigidez e pequena deformação, exigindo um ângulo de aperto menor. Materiais de baixa-dureza, como madeira e perfis macios, apresentam grande deformação por compressão e alta perda por atrito, exigindo um ângulo de aperto maior com uma força de fixação efetiva final relativamente menor.
O processo de controle duplo de torque-ângulo primeiro aperta o parafuso ao torque inicial predefinido por meio do controle de torque para eliminar folgas na peça de trabalho e completar o ajuste preliminar. O aperto final é então concluído sob o controle duplo-de loop fechado de torque e ângulo de rotação até que os valores predefinidos de torque e ângulo sejam alcançados. Este processo evita eficazmente aparafusodo-estiramento excessivo até a faixa de deformação plástica, evita falhas por fadiga e possíveis riscos à segurança causados por tensões que excedem o limite de escoamento, reduz significativamente a atenuação da pré-carga e garante a estabilidade-de longo prazo das estruturas de conexão.
Nota especial: Os parafusos apertados pelo processo de controle de ângulo produziram micro deformação plástica internamente e são estritamente proibidos de reutilização secundária.
Os atuais processos convencionais de aperto de parafusos são divididos em duas categorias: aperto com faixa elástica e aperto com faixa plástica. O método de aperto por torque pertence ao aperto elástico, enquanto o método de aperto angular e o método de aperto por ponto de rendimento pertencem ao aperto plástico.
1. Método de aperto por torque
O princípio fundamental do método de aperto por torque é que, sob condições de trabalho estáveis e qualidade consistente da peça, o torque de entrada tem uma relação linear correspondente com a pré-carga axial do parafuso. A pré-carga de fixação das peças conectadas é controlada indiretamente pela definição de um torque de aperto fixo. Com operação simples e efeito intuitivo, este processo é o método de fixação básico mais utilizado atualmente.
Em termos de taxa de perda mecânica, aproximadamente 50% do torque é consumido pelo atrito da face da cabeça do parafuso, 40% pelo atrito do par de roscas e apenas 10% é efetivamente convertido em pré-carga axial. Afetado por flutuações no coeficiente de atrito, planicidade da peça, precisão da rosca e fatores ambientais, o método de controle de torque único apresenta baixa precisão no controle de pré-carga.
Além disso, existe um perigo de montagem oculto comum na indústria: embora o valor de torque exibido atinja o padrão durante o aperto, a cabeça do parafuso não está completamente fixada à peça de trabalho, permanecendo pequenas lacunas invisíveis na superfície de contato. Neste caso, a leitura do torque é qualificada, mas a pré-carga real é extremamente baixa ou até zero, o que facilmente leva a conexões soltas e falhas no equipamento. Chaves de torque de alta{2}}precisão podem efetivamente evitar esses problemas, controlar com precisão a saída de torque e garantir a qualidade básica da montagem.
2. Método de aperto angular
Para resolver o defeito de baixa precisão do método de aperto com torque único, o processo de aperto angular foi gradualmente popularizado na indústria. Seu princípio é que o ângulo de rotação do aperto do parafuso está positivamente correlacionado com a soma do alongamento do parafuso e da deformação por compressão da peça. A pré-carga axial pode ser controlada de forma estável ajustando com precisão o ângulo de rotação.
O procedimento de construção é o seguinte: primeiro, aperte o parafuso com o torque inicial padrão para aproximar o parafuso do estado limite elástico; em seguida, gire-o em um ângulo fixo para esticar o parafuso moderadamente na faixa plástica para fixação final. A essência do método de aperto angular é bloquear a pré-carga axial controlando o alongamento do parafuso. Na faixa elástica, o alongamento é proporcional à pré-carga. Depois de entrar na faixa plástica, embora a relação linear desapareça, a pré-carga axial do parafuso pode permanecer estável perto da carga de escoamento dentro de uma faixa razoável.
A maior vantagem deste processo é que elimina erros causados por diferenças de coeficiente de atrito. Para parafusos com diferentes coeficientes de atrito, mas com especificações e resistência consistentes, a pré-carga final é basicamente uniforme, apesar dos diferentes valores de torque de aperto final. Ele melhora muito a consistência da montagem e a utilização de materiais, tornando-o adequado para cenários de montagem de alta-precisão. As chaves de torque angulares de alta-precisão atendem perfeitamente aos requisitos do processo e realizam controle duplo preciso de torque e ângulo.
3. Método de aperto de ponto-de rendimento
O objetivo teórico do método de aperto do ponto-de escoamento é apertar o parafuso precisamente até o estado que excede o limite de escoamento, de modo a maximizar a utilização da resistência do material do parafuso. Durante a operação, o parafuso é primeiro apertado com o torque inicial especificado. O equipamento monitora a mudança de inclinação da curva de aperto em tempo real. Quando a inclinação cai abaixo do limite definido, considera-se que o parafuso atingiu o ponto de escoamento e a ferramenta interrompe a operação imediatamente.
Este processo pode apertar parafusos com diferentes coeficientes de atrito e sob diferentes condições de trabalho até seu estado crítico de escoamento, maximizando o potencial de resistência estrutural dos fixadores e alcançando precisão de montagem ideal e estabilidade estrutural. No entanto, ele possui requisitos extremamente elevados para estabilidade das condições de trabalho, consistência do material dos parafusos e precisão do equipamento, com baixo desempenho anti-interferência e alto custo de suporte a equipamentos-de aperto de alta tecnologia.
Os produtos da série de chaves dinamométricas de alta-qualidade podem atender a padrões de processo de alta-precisão com excelente desempenho de custo, equilibrando precisão de construção e custo de aquisição.
